Materiales corroceria

1. SELECCIÓN DE MATERIALES
PARA UNA CARROCERIA
Para la utilización de los materiales
de la carrocería de un coche, hay
que seleccionarlos teniendo en
cuenta factores tales como
prestaciones, duración proceso de
fabricación, disponibilidad de
material, fiabilidad, etc.,
contabilizando todo ello en un
mínimo coste y un peso adecuado.

2. Las exigencias varían según la función de
dicho componente:
• Pieza estructural: Funcionalidad y seguridad.
• Pieza cosmética: No afecta demasiado a funcionalidad y
seguridad.
La geometría está definida por:
• Función
• Entorno o conjunto del que forma parte.

3. • Una vez definido el componente y
seleccionado, se le protege del medio
ambiente mediante recubrimientos
orgánicos, fosfatados, pinturas, etc.
• Luego se valida mediante ensayos.

4. • El comportamiento del material en la conformación y
fabricación casi como en todo el proceso posterior
(manipulación, reparación) estará marcado por sus
propiedades físicas y mecánicas:
• Maleabilidad: Cualidad de un metal de reducirse en láminas finas,
dobladas o deformadas por choque o presión en caliente o en frio.
• Tenacidad: Resistencia a la rotura que oponen los materiales a los
esfuerzos cuya aplicación es progresiva.
• Dureza: Resistencia que opone un cuerpo a dejarse penetrar por
otro bajo la acción de una fuerza.
• Resistencia: Resistencia que oponen los materiales a la aplicación
de esfuerzos bruscos y a los choques. Es lo contrario a la fragilidad.
• Elasticidad: Propiedad que tienen los materiales de deformarse por
acción de una fuerza y de recobrar su forma inicial cuando deja de
obrar dicha fuerza.

5. • Alargamiento: Es la deformación permanente que se
produce en un metal cuando el esfuerzo aplicado sobre
el sobrepasa la carga de su límite elástico. Se expresa
en porcentaje.
• Ductilidad: Es la propiedad del material de poder ser
trabajado sin que se produzcan cambios en su
estructura, o grietas.
• Fusibilidad: Propiedad que caracteriza a ciertos
materiales de pasar con mayor o menor rapidez del
estado sólido al liquido por efecto del calor.
• Conductividad: Propiedad de los cuerpos que consiste
en transmitir con mayor o menor facilidad al calor o la
corriente eléctrica.

6. EL ACERO

7. Historia del acero

8. ¿Qué es el Acero?

9. Circunstancias de que sea el material empleado en la
fabricación de carrocerías:
• Disponibilidad de materias primas.
• Proceso de obtención relativamente económico.
• Propiedades mecánicas y tecnológicas adecuadas tanto
a las necesidades estructurales como a los
requerimientos técnicos que los procesos de
conformación y ensamblaje imponen.
• Gran desarrollo de todos los procesos tecnológicos de
producción de este material. Esto disminuye los costes y
permite la producción en grandes series.

10. LOS ACEROS AL CARBONO

11. • El carbono aumenta la dureza y la resistencia del acero.
• La composición química, Fe y C (principales), Mg y Si
(necesarios) y S, P, O e H (impurezas).
• Máquinas, carrocerías de automóvil, cascos de buques…
Acero al Carbono

12. ↑[C] ↑dureza y resistentes a los choques.
↓ soldabilidad.
• Dureza 90 a 250 HB.
• Bajo coste de mantenimiento.
• ↑ Conductividad térmica.
• Pierden sus propiedades deseables cuando se calientan por los cambios
de fase que sufren.
• Baja resistencia a la corrosión.
Propiedades Generales

13. • Acero de bajo carbono ( C < 0.30%)
∞ Relativamente blandos y poco resistentes.
• Acero de medio carbono ( 0.30 < C < 0.55%)
∞ Menos dúctiles y tenaces que los de bajo carbono.
• Acero de alto carbono ( 0.55 < C < 1.40%)
∞ Los más duros y resistentes (al desgaste).
∞ C= 0.77% (eutectoide) Perlita con propiedades entre la
blanda y dúctil ferrita y la dura y quebradiza cementita.
Tipos de Acero al Carbono

15. • Endurecer
Martensita (↑ tensiones interas).
Temple o recocido(↑T)
↑T
↑↑ v ↓T
• Objetivo:
Controlar las propiedades físicas del acero.
Austenita (750 - 850ºC)
Tratamiento Térmico del Acero

16. LOS ACEROS INOXIDABLES
Jeringa de alta presión de Acero Inoxidable

17. ¿Qué son los Aceros
Inoxidables?
• Aceros que no son aceros al carbono o convencionales.
• Además de Fe y C poseen altos contenidos en Cr y Ni.
• Pueden contener otros metales tales como Mo, Ti, Mn,
Cu en pequeñas proporciones.
• Fe – Cr (10-20%) – Ni (8-10%) – C es el más básico.

18. • Se producen por acería eléctrica a partir de chatarra de
acero inoxidable.
Siderurgia no Integral
• Además de las cargas habituales se introduce Cr como
ferrocromo y Ni mecánico.
• Se realizan los procesos habituales de fusión,
conversión, desulfuración, ajuste de composición, afino
y colada continua.
¿Cómo se Producen?

19. Provenientes del Cr
• Provoca un efecto
anticorrosivo en
condiciones ambientales
• Crea un capa protectora
con cierta debilidad
Provenientes del Ni
• Protege la capa
pasivante, es decir, la
acción anticorrosiva del
Cr
• Mejora sus propiedades
mecánicas
Es importante aclarar que los aceros denominados inoxidables no se oxidan en
condiciones atmosféricas pero si pueden hacerlo en otras condiciones de
temperatura y presión.
Propiedades de los Aceros Inoxidables

20. • Existen varios sistemas de nomenclatura para los
aceros inoxidables. La norma AISI es las más empleada.
Código numérico
Tres números en función
del tipo de acero
y de su composición
Código alfabético
Letra al final según una
característica especial de
sus componentes
L  Low carbon
N  Nitrurado
Nomenclatura

21. 1. Austeníticos
Los más empleados:16-26% de Cr y un mínimo de 7% de
Ni. No magnéticos, elevada ductilidad y soldabilidad.
Añadiendo Mo se aumenta la resistencia química.
2. Ferríticos
12-17% de Cr. Resistencia a la corrosión aceptable,
magnéticos.
3. Martensíticos
Con un 11-13% de Cr. Presentan alta dureza y tenacidad.
4. Duplex
Aceros austeno-ferríticos: 17-30% de Cr, 6-12%
de Ni y 2-5% de Mo. Mejores propiedades
mecánicas y anticorrosivas.
Clasificación de los Aceros Inoxidables

22. 1. Aluminio y Aleaciones: Piezas para aviones, cuerpos de válvulas,
cabezas de cilindros, cajas de cambio de automóviles, zapatas de
freno, etc.
2. Cobre y Aleaciones: Se emplea en conductos y maquinaria eléctrica.
3. Aleaciones de Magnesio: Maquinaria portátil, herramientas
neumáticas, máquinas de escribir y coser, etc.
4. Aleaciones de Zinc: Piezas para la industria automotriz, accesorios
para edificios, piezas de máquinas para oficina y juguetes.
Aleaciones

23. ALUMINIO
Es el elemento mas abundante en la naturaleza, después del oxígeno y
del silicio. Es el segundo material más utilizado en la actualidad.
En el automóvil, le corresponde entre el 7 y el 11% del peso.

25. Evolución de la Ingeniería en
Materiales

26. Principales Características del
Al• Baja densidad
• Elevada resistencia a la corrosión (metal autoprotegido: 1-10nm)
• Elevada conductividad eléctrica y térmica (cond term = 4.5 acero)
• Estructura cristalina: Cúbica Centrada de Caras (a=0.404nm)  uso en prop
criogénicas
• Elevada ductilidad (en gral)
• Baja tensión de fluencia (en gral)
• Muy buena formabilidad (en frío y en caliente)
• Elevadas propiedades específicas
• Posibilidad de obtener una amplia gama de acabados superficiales
(anodizado)
• Propiedades antichispa
• Elevada rigidez específica (comparable a la de los aceros)
• Bajo módulo elástico (E = 7000kg/mm2 = 1/3 aceros)
• Baja resistencia a la fatiga
• Baja resistencia a elevadas temperaturas
• Baja resistencia al desgaste (baja dureza)
• Es no magnético

27. Obtención del Aluminio
La metalurgia del aluminio comprende dos fases:
1) Obtención de la alúmina (Al2O3) a partir del
mineral (Bauxita)
2) Obtención del aluminio a partir de la alúmina
Bauxita
(óxidos de Al, Fe, Si, Ti, H2O)
Alúmina
(Al2O3)
Aluminio

28. 1) Obtención de la alúmina a partir de la Bauxita (método Bayer)

29. Orissa, India
Damandjodi, India
http://www.redmud.orFANGO
ROSA

30. 2) Obtención del aluminio a partir de la alúmina
El Al se obtiene por electrólisis de la alúmina
disuelta en un baño de criolita fundida (T ≈1000°C)
Criolita = 3NaF.AlF3 o fluoruro de calcio
Criolita: Fundente + electrolito
De esta forma se obtiene el aluminio de primera fusión  Pureza:
99.7%
Principales contaminantes: Fe, Si, Al2O3, carburos, fluoruros, Cu, Zn,
Sn, Na, B, Ti
Puede obtenerse aluminio de mayor pureza mediante un afino electrolítico (99,99%)

31. Proviene del reciclado de chatarras.
ALUMINIO DE SEGUNDA FUSIÓN
Las aleaciones más usadas
para las latas son: AA3003,
AA3004, AA3104, AA3105.
•Al producir aluminio a partir de chatarra existe un
ahorro del 95% de la energía si se compara con la
producción a partir del mineral.
•En el proceso de reciclado no cambian las
características del material ya que se obtiene un
producto con las mismas propiedades.

32. Tensión de fluencia Tensión máxima Densidad
(MPa) (MPa) (g/cm³)
Acero estructural ASTM A36 steel 250 400 7.8
Acero, API 5L X65[3] 448 531 7.8
Aceros de alta resistencia ASTM A514 690 760 7.8
Acero inoxidable AISI 302 - Laminado en frio 520 860 8.19
Fundición de Fe 4.5% C, ASTM A-48 130 200
Aleaciones de Ti (6% Al, 4% V) 830 900 4.51
Aleaciones de Al 2014-T6 400 455 2.7
99.9% Cu 70 220 8.92
Cuproniquel 10% Ni, 1.6% Fe, 1% Mn, resto Cu 130 350 8.94
Latones 200+ 550 5.3
Cabello Humano 380
Tela de araña 1000
Material
Propiedades mecánicas del
Aluminio y otros materiales

35. Curvas de tensión deformación para
algunos metales

36. Clasificación de la aleaciones de
Al
Aleaciones para productos trabajados (wrought alloys)
La forma de los productos se logra mediante: colado en lingote (convencional,
semicontinua o continua) + conformado por deformación plástica en caliente y
eventualmente en frío. Ejemplos: chapas, flejes, tubos, alambrones, perfiles,
barras, etc.
Pueden ser termotratables o no.
Aleaciones para piezas coladas (cast alloys)
Estas aleaciones serán usadas para fabricar piezas mediante los diferentes
métodos de colado. Es mandatorio la obtención de una buena colabilidad, la que
normalmente está asociada a la composición química. En general se trata de
aleaciones con mayor cantidad de aleantes que las aleaciones para trabajado.
Pueden ser termotratables o no.
Mecanismos de endurecimiento para las aleaciones termotratables:
Tratamiento de Bonificado
 Solubilización inicial + Temple + precipitación (envejecimiento).
Mecanismos de endurecimiento para las aleaciones no termotratables:

37. Para trabajado
Para colado
Termotratables
No Termotratables
Termotratables
No Termotratables
Envejecimiento natural
Envejecimiento artificial
Envejecimiento natural
Envejecimiento artificial
Aleaciones
de Aluminio
Clasificación de las aleaciones
de Aluminio

38. Esta es la nomenclatura correspondiente a la Aluminum Association (AA). Consta de
cuatro dígitos.
1º dígito: tienen que ver con los aleantes principales de la aleación.
2º dígito: Si es cero se trata de la primera versión de la aleación, y si es mayor indica
sucesivas modificaciones de la aleación base, normalmente tendientes a disminuir
las impurezas en pos de mejorar alguna propiedad.
3º y 4 dígitos: Solo poseen significado para la serie 1000. Indican las décimas y
Nomenclatura de las aleaciones de
Aluminio

39. Etapas del tratamiento térmico
de una aleación de Al – 4%Cu

40. Microestructuras posibles para
una aleación de Al – 4%Cu

41. Precipitado
Incoherente
Precipitado
Coherente
Diferencia entre un precipitado coherente
y un precipitado no coherente

43. AA 6061
(artificial)
AA 2014
(artificial)
Envejecimiento natural
Curvas típicas de
envejecimiento artificial
y natural

44. Nomenclatura de los tratamientos térmicos para aleaciones de
Al
La nomenclatura corresponde a la Aluminum Association.
La letra T designa los tratamientos que involucran:
 Temple de solución
 Etapa de deformación en frío (puede no estar)
 Envejecimiento (natural o artificial)
En la tabla que sigue se muestran sólo los más importantes.

45. • Contienen un mínimo de 99% de Al.
• Principales impurezas: Fe (0,1 a 0,4%) y Si (<0,1%). Ambos provenientes del mineral
de Al.
• Microestructura: matriz de Al con algunas partículas de segundas fases (Al6Fe, Al3Fe,
Al12FeSi).
• Es el grupo de mayor resistencia a la corrosión, mayor formabilidad, mayor
soldabilidad, y mayor conductividad térmica y eléctrica.
• Poseen muy baja resistencia mecánica y mala maquinabilidad. Ambas cosas se
mejoran mediante la deformación en frío, pero aún así la resistencia máxima
alcanzada es menor que para el resto de los grupos.
En estado recocido: Rp0,2 = 30 MPa y resistencia a la tracción 80 MPa.
En estado deformado en frío: Rp0,2 = 70 MPa y resistencia a la tracción 200 MPa.
Aplicaciones
· Aplicaciones donde se necesite la máxima resistencia a la corrosión y sea aceptable
la baja resistencia mecánica. (Por ej: tanques de almacenamiento en la industria
química).
· Conductores eléctricos de baja resistencia mecánica (aleación AA 1350).
· En la industria de envases (foil de Al, aleación AA 1145).
· En la fabricación de capacitores y reflectores.
· Elementos disipadores de calor.
Serie 1000: Aluminios de alta pureza

46. Aleaciones de la serie 2000
 Aleante ppal: Cu. También contiene Mg y Mn así como otros elementos en
menores proporciones.
 Las aleaciones comúnmente denominadas duraluminio pertenecen a este grupo.
 Presentan una resistencia mecánica intermedia entre las de la serie 7000 (las
de máxima resistencia) y las de la serie 6000 (las de menor resistencia mecánica
dentro de las aleaciones termotratables).
En general: Rp0,2 = 400 MPa (puede llegar hasta 500 MPa).
 La deformación en frío previa al envejecimiento es muy efectiva para aumentar la
resistencia mecánica, y, en el caso de las aleaciones que son envejecibles en forma
natural, las propiedades alcanzan un valor estable en un tiempo razonable.
 En estas aleaciones es el Mg el que incrementa la tendencia al envejecimiento
natural (este fenómeno no se da en aleaciones Al-Cu).
 Mala soldabilidad. Sus principales problemas son la susceptibilidad a la fisuración
en caliente y la necesidad de aplicar un TTPS para obtener la resistencia mecánica
adecuada.
 Las aleaciones de mayor resistencia dentro de este grupo (AA 2024 y 2014) se
usan en estructuras aeronáuticas unidas mediante bulones o remaches evitando la
soldadura.

47. Aplicaciones:
 Industria aeronáutica: la AA 2024 y sus sucesoras
2124, 2224 y 2324 son usadas como productos
usualmente caldeados para la fabricación de los
fuselajes unidos mediante remaches o bulones.
 Camiones y tractores, estructuras de edificios, chapas
para carrocerías de automóviles, pistones forjados de
motores de combustión, remaches para aviones, y
piezas que requieran alta estabilidad dimensional.

48. 6063-T6

49. 400X, AA7050-T6. Reactivo: 0.5%HF200X, 1XX.X. Reactivo: 0.5%HF
Microestructuras más
comunes en aleaciones
de aluminio comerciales

50. Microestructuras para
diferentes aleaciones Al - Si

52. Espuma de Aluminio

53. Aplicaciones:
Llantas de Al-Mg

54. Material: AA3003 o AA5052

56. LOS PLÁSTICOS

57. DEFINICIÓN
Los plásticos son un conjunto de materiales de origen
orgánico y de elevado peso molecular. Están compuestos
fundamentalmente de carbono y otros elementos como el
hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno o el azufre. A estos
compuestos se les denomina polímeros.

58. • Los plásticos se obtienen mediante
polimerización de compuestos
derivados del petróleo y del gas
natural.
• La polimerización es una reacción química mediante la
cual un conjunto de moléculas de bajo peso molecular(
monómeros) se une químicamente para formar una
molécula de gran peso (polímero).
ETILENO

59. CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS
Según la disposición de las moléculas que forman el polímero se distinguen tres grupos de
plásticos:
Termoestables Termoplásticos Elastómeros
Las macromoléculas están
dispuestas libremente sin
entrelazarse. Tienen la
propiedad de reblandecerse
con el calor, adquiriendo
una forma que conserva al
enfriarse.
Sus macromoléculas se
entrecruzan formando una red.
Debido a esta disposición sólo
se les puede dar forma una vez.
Un segundo calentamiento
produciría su degradación.
Las macromoléculas están
ordenadas formando una
red de pocos enlaces.
Recuperan su forma y
dimensiones cuando la
fuerza que actúa sobre ellos
cede.

60. Plásticos
Termoestables
Resina
de
poliéster
Resina epoxi
Baquelita
Melamina
Termoplásticos
Poliestireno
PVC
Nailon
Polietileno
Polipropileno
Elastómeros
Caucho
Neopreno
Silicona

61. TERMOESTABLES
• Resina de poliéster: Se comercializa
en dos envases separados,
uno para la resina y otro para
el catalizador, que se mezclan
en el momento de emplearlo.
Aplicando capas sucesivas sobre un molde se hacen
piscinas, carrocerías para coches, etc.
Resina epoxi: Posee mayor dureza que
la de poliéster. Se utiliza como
adhesivo en construcción, como
cimentación para las bancadas de
máquinas y para la fabricación de pinturas que repelen el
polvo.

62. • Baquelita: Es duro y muy resistente a los ácidos. Buen aislante
del calor y de la electricidad.
• Melamina: Es más resistente a los golpes que la baquelita, se
comercializa en forma de chapas con las que se fabrican tableros
para mesas y mobiliario de cocina.
TERMOESTABLES

63. TERMOPLÁSTICOS
• Poliestireno:
La forma rígida se utiliza para
fabricar utensilios del hogar,
juguetes, pilotos de automóvil…
La forma espumada se emplea para
la fabricación de aislantes térmicos y
como elemento de protección para embalajes.
Es el denominado corcho blanco.
• Polivinilo (PVC): Es muy resistente a los agentes
atmosféricos, por lo que se utiliza para fabricar tubos y
canalones de desagüe, puertas, ventanas y pavimentos.

64. • Nailon: Es un material muy duro y resistente, se
utiliza para fabricar hilo de pescar. Debido a que
ofrece mucha resistencia al desgaste y poca al
rozamiento se utiliza para fabricar piezas de
máquinas como levas y engranajes. En la industria
textil se emplea para la fabricación de todo tipo de
tejidos.
• Polipropileno: Es el termoplástico que posee mayor
resistencia al impacto, es más duro que le polietileno
pero menos que el poliestireno. Puede soportar
temperaturas de 100 ºC. Es un buen dieléctrico. Se
utiliza para fabricar parachoques de automóviles,
juguetes, tubos, botellas …
TERMOPLÁSTICOS

65. • Polietileno: Existen dos tipos:
– El de alta densidad que es duro, frágil y
puede resistir temperaturas próximas a
los 100 ºC.
– El de baja densidad que es más blando,
flexible y que admite temperaturas
cercanas a los 70ºC.
Es un plástico muy resistente al ataque de
ácidos por lo que se emplea para fabricar
depositos, tuberías, y envases de cualquier
tipo. Debido a la facilidad con la que se
moldea se utiliza para fabricar objetos de
diversas formas: juguetes, cubos, bolsas …
TERMOPLÁSTICOS

66. ELATÓMEROS
• Caucho: El caucho natural se utiliza para fabricar
neumáticos de coches, mediante un proceso de
vulcanización. El caucho sintético es más resistente
al ataque de agentes químicos y es mejor aislante
térmico y eléctrico. Se emplea para fabricar suelas
de zapatos, mangueras de riego, correas de
transmisión…
• Neopreno: Debido a su impermeabilidad se utiliza
para fabricar trajes de inmersión. Absorbe muy
bien las vibraciones por lo que se utiliza en
cimentaciones de edificios, apoyo para grandes
vigas …

67. • Silicona: Es muy resistente al ataque de agentes químicos y
atmosféricos y posee una gran elasticidad.. Debido a sus múltiples
propiedades tiene usos tan diversos como el sellado de juntas,
aislante eléctrico o en prótesis mamarias
ELATÓMEROS

68. PROPIEDADES
• Resistencia mecánica elevada: Les permite soportar tensiones y presiones sin
romperse ni desgastarse.
• Baja densidad: El plástico es un material muy
ligero, se utilizan para piezas de coches,
recipientes, juguetes…
• Químicamente inerte: La mayoría de los
plásticos resisten el ataque de los ácidos,
álcalis y por los agentes atmosféricos.
Debido a esta propiedad se emplean para
las tuberías que transportan el agua, para
los depósitos que contienen ácidos …

69. • Conductividad térmica: Son muy malos conductores del calor, por lo que se
emplean como aislantes térmicos.
• Facilidad de coloración: Permiten variar el color
del acabado. Algunos plásticos son transparentes
por lo que pueden utilizarse como sustitutos del
cristal.
• Elasticidad: Recuperan su forma original con facilidad. Sobre todo el grupo
de elastómeros. Debido a esta propiedad se emplean para suelas de zapatos,
trajes de buzo, gomas…

70. • Conductividad eléctrica: Son muy malos conductores eléctricos. Debido a
ello se utilizan para recubrir los cables que transportan la energía eléctrica,
para fabricar enchufes, interruptores...
• Baja temperatura de fusión: Los plásticos pasan
de estado sólido a líquido a una temperatura muy
baja, por lo que abaratan los procesos de
fabricación. Pero no pueden usarse para fabricar
objetos que precisen una alta resistencia al calor.

71. • Con el nombre genérico de plásticos se suelen denominar
todos aquellos compuestos de naturaleza orgánica que
resultan fácilmente deformables cuando son sometidos a una
presión o temperatura, aunque no en todos los casos se
comportan así, pues, debido a la inclusión de una serie de
aditivos y refuerzos, se pueden conseguir materiales muy
duros y compactos.
• En el automóvil se emplea en paragolpes, tapacubos,
guardabarros, embellecedores, guarnecidos y multitud de
piezas del interior del habitáculo. Un automóvil actual debe el
10% de su peso, unos 120 kg, a estos materiales.
• Algunos fabricantes lo utilizan también en aletas y capós.
• A pesar de esto y, aunque hay carrocerías fabricadas
enteramente de estos materiales, necesitan del apoyo del acero
para conseguir la rigidez y seguridad necesarias en estas
estructuras.

72. VENTAJAS
- Buena y mejor resistencia a golpes de poca importancia en los
que las de acero se abollan y estas vuelven a su forma original.
- No son afectadas por la corrosión.
- Son más ligeras que las de acero.
Inconvenientes:
- Presentan menor resistencia a los golpes verdaderamente
fuertes.
- Como consecuencia de esta menor resistencia, necesitan un
chasis de acero.
- Existe peor adaptabilidad industrial del trabajo con plásticos
estratificados que con acero, lo cual influye directamente sobre
los costes.